تقاسم تكنولوجيا معالجة الحمأة: التسميك ونزح المياه

تعمل عملية تكثيف الحمأة على إزالة بعض الماء من الحمأة من خلال الجاذبية أو الوسائل الميكانيكية، مما يقلل من حجمها. تعمل عملية نزح المياه من الحمأة على إزالة بعض الماء الخلالي من الحمأة من خلال الوسائل الميكانيكية، مما يؤدي إلى تقليل حجمها بشكل أكبر. يتراوح محتوى الرطوبة في الحمأة السميكة عمومًا بين 94% و96%، في حين يبلغ محتوى الرطوبة في الحمأة المنزوعة الماء حوالي 80% بشكل عام.

يجب تحديد عمليات تكثيف الحمأة ونزح المياه بشكل شامل بناءً على عوامل مثل عملية معالجة مياه الصرف الصحي المعتمدة، وخصائص الحمأة، وطرق المعالجة والتخلص اللاحقة، والمتطلبات البيئية، ومساحة الموقع، والاستثمار، وتكاليف التشغيل.

3.1 الأنواع والخصائص الرئيسية لعمليات التسميك

تنقسم طرق سماكة الحمأة بشكل أساسي إلى سماكة الجاذبية، سماكة ميكانيكية، وسماكة التعويم. حاليا، يتم استخدام سماكة الجاذبية والسماكة الميكانيكية بشكل متكرر.

تستهلك سماكة الجاذبية كهرباء أقل ولها قدرة تخزين مؤقتة قوية، ولكنها تتطلب مساحة أكبر، وتكون عرضة لإطلاق الفوسفور، وتنتج رائحة قوية، مما يستلزم مرافق إضافية لإزالة الروائح الكريهة. يتم تكثيف حمأة خزان الترسيب الأولي عن طريق الجاذبية، مما يؤدي عادة إلى تقليل محتوى الرطوبة من 97٪ إلى 98٪ إلى أقل من 95٪. الحمأة الزائدة ليست مناسبة بشكل عام للتكثيف بالجاذبية وحدها. يمكن أن يؤدي خلط حمأة الترسيب الأولية مع الحمأة المنشطة الزائدة ثم تثخينها بالجاذبية إلى تقليل محتوى الرطوبة من 96% إلى 98.5% إلى أقل من 95%.

تشتمل التسميك الميكانيكي بشكل أساسي على التسميك بالطرد المركزي، وسماكة الحزام، وسماكة الأسطوانة الدوارة، وسماكة الضغط اللولبي، والتي تتميز بمتطلبات مساحة منخفضة وتجنب إطلاق الفوسفور. بالمقارنة مع سماكة الجاذبية، فإنه يستهلك المزيد من الكهرباء ويتطلب إضافة مواد التخثر البوليمرية. يمكن أن يؤدي التسميك الميكانيكي عمومًا إلى تقليل محتوى الرطوبة في الحمأة الزائدة من 99.2% إلى 99.5% إلى 94% إلى 96%.

3.2 الأنواع والخصائص الرئيسية لعمليات نزح المياه

يشمل نزح المياه الميكانيكي بشكل أساسي نزح المياه بالضغط على مرشح الحزام، ونزح المياه بالطرد المركزي، ونزح المياه بالضغط على مرشح اللوحة والإطار.

تتميز عملية نزح المياه بضغط الفلتر الحزامي بضوضاء منخفضة واستهلاك منخفض للطاقة، ولكنها تتطلب مساحة أكبر ومياه تدفق أكثر، مما يؤدي إلى بيئة ورشة عمل سيئة. يتطلب نزح المياه بالحزام عادة محتوى رطوبة الحمأة المتدفقة أقل من 97.5%، ومحتوى رطوبة الحمأة السائلة عادة أقل من 82%.

يتطلب نزح المياه بالطرد المركزي مساحة أرضية أقل، ولا يتطلب مياه شطف، ويتمتع ببيئة ورشة عمل أفضل، ولكنه يستهلك المزيد من الكهرباء، ويتطلب جرعات كيميائية أعلى، ويولد المزيد من الضوضاء. يتطلب نزح المياه بالطرد المركزي عادة محتوى رطوبة الحمأة المتدفقة من 95% إلى 99.5%، ويصل محتوى رطوبة الحمأة السائلة عادة إلى 75%-80%.

ينتج عن نزح الماء باستخدام مكبس الترشيح اللوحي والإطار كعكات ذات محتوى رطوبة منخفض، ولكنها تتطلب مساحة أكبر للأرضية ومياه التنظيف، مما يؤدي إلى بيئة ورشة عمل سيئة. تتطلب عملية نزح المياه باستخدام مكبس الترشيح اللوحي والإطاري عادةً محتوى رطوبة الحمأة المتدفقة أقل من 97%، ويصل محتوى رطوبة الحمأة السائلة عادةً إلى 65%-75%.

يتطلب نزح المياه بالضغط اللولبي ونزح المياه بالضغط الأسطواني مساحة أرضية أقل، ويتطلبان كمية أقل من مياه التنظيف، ويولدان ضوضاء أقل، كما أنهما يتمتعان ببيئة ورشة عمل أفضل، ولكنهما يتمتعان بقدرات أصغر-لوحدة واحدة، ومحتوى أعلى من المواد الصلبة الطافية، ولا تزال أمثلة تطبيقهما في الصين محدودة. يتراوح محتوى الرطوبة المطلوب للحمأة لنزح المياه بالضغط اللولبي بشكل عام من 95% إلى 99.5%، ويمكن أن يصل محتوى رطوبة الحمأة الناتجة عادة إلى 75% إلى 80%.

يشير نزح المياه العميق إلى الحمأة التي يتراوح محتوى الرطوبة فيها بين 55% و65% بعد نزح المياه، وفي ظل ظروف خاصة، يمكن أن يكون محتوى الرطوبة أقل من ذلك. في الوقت الحالي، تفتقر معظم محطات معالجة مياه الصرف الصحي الحضرية في بلدي إلى خزانات الترسيب الأولية ولا تخضع لعملية الهضم اللاهوائي؛ ولذلك، فإن محتوى الرطوبة في الحمأة المنزوعة الماء يتراوح في الغالب بين 78% و85%. يشكل محتوى الرطوبة العالي هذا تحديات كبيرة لمعالجة الحمأة ونقلها والتخلص منها لاحقًا. ولذلك، في المناطق ذات الظروف المناسبة، يمكن إجراء نزح المياه العميقة من الحمأة.

قبل نزح المياه العميقة، ينبغي تكييف الحمأة بشكل فعال. تشتمل آلية التكييف بشكل أساسي على تعديل المادة العضوية الموجودة على سطح جزيئات الحمأة أو تعطيل البنية الخلوية والغروانية للحمأة، مما يقلل من قدرة الارتباط بالماء -للحمأة؛ وفي الوقت نفسه، فإنه يقلل من انضغاط الحمأة، مما يمكنها من تلبية متطلبات عمليات نزح المياه عالية الجفاف.

هناك ثلاثة أنواع رئيسية من طرق تكييف الحمأة: التكييف الكيميائي، والتكييف الفيزيائي، والتكييف الحراري.

يتضمن التكييف الكيميائي بشكل أساسي إضافة أملاح معدنية غير عضوية، وبوليمرات عضوية، ومعدلات مختلفة للحمأة.

يتضمن التكييف الفيزيائي إضافة مواد لا تنتج تفاعلات كيميائية إلى الحمأة لتقليل أو تحسين قابليتها للانضغاط. وتشمل هذه المواد بشكل رئيسي رماد غاز المداخن، والتراب الدياتومي، ورماد الحمأة المحروقة، والرماد المتطاير.

يشتمل التكييف الحراري على التجميد ودرجة الحرارة-المتوسطة والتدفئة بدرجة الحرارة المرتفعة-، مع كون التكييف الحراري بدرجة الحرارة المرتفعة-هو الأكثر شيوعًا. يمكن تقسيم التكييف الحراري ذو درجة الحرارة العالية-إلى نوعين: التحلل المائي الساخن والأكسدة الرطبة. -يحقق التكييف الحراري ذو درجة الحرارة العالية نزح الماء العميق مع تقليل الحجم أيضًا إلى حد معين.

تولد عملية تكثيف الحمأة ونزح المياه كمية كبيرة من الغازات ذات الرائحة، بشكل أساسي من صهاريج تخزين الحمأة، وصهاريج التسميك، وغرف آلات نزح المياه من الحمأة، ومظلات أو صوامع تخزين الحمأة. تعد غرفة نزح المياه منطقة رئيسية للتحكم في الرائحة أثناء عملية تكثيف الحمأة ونزح المياه بسبب صعوبة تبديد الغازات ذات الرائحة.

وينبغي تنفيذ تدابير التحكم في الرائحة وفقا لمتطلبات تقييم الأثر البيئي. يجب أن تنفذ محطات معالجة مياه الصرف الصحي الجديدة تدابير مغلقة لخزانات التسميك، وصهاريج تخزين الحمأة، وغرف نزح المياه، ومناطق تخزين ونقل الحمأة، وذلك باستخدام تهوية العادم لسحب الهواء إلى النظام ومعالجته للتحكم في الرائحة لضمان الامتثال لمعايير الانبعاثات. بالنسبة لمشاريع التجديد التي تتضمن التحكم في الرائحة، يجب تغطية الهياكل أو إحاطتها حسب حالتها، ويجب تركيب قنوات عادم إضافية وأنظمة للتحكم في الرائحة. تُستخدم طرق إزالة الروائح البيولوجية بشكل عام، ولكن يمكن أيضًا استخدام طرق إزالة الروائح الكيميائية عند الضرورة.